(57)【要約】【課題】高解像度の潜像が得られる単層型感光体を備えつつ、メモリー画像等の不良画像の発生が低減された画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】除電光に対して透光性である導電性基体上に電子輸送能を有する電荷発生物質及びホール輸送物質、又は電荷発生物質及び電子輸送物質及びホール輸送物質を含有する単層型感光層を有する電子写真感光体と、該電子写真感光体を負帯電に帯電させる帯電手段と、前記電子写真感光体上に露光光を照射して画像情報に対応する静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写する転写手段と、前記電子写真感光体の導電性基体側から前記除電光を照射して該電子写真感光体の残留電荷を除電する除電手段とを少なくとも備えることを特徴とする電子写真画像形成装置により、上記課題を解決する。【選択図】図１
2010079234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除電光に対して透光性である導電性基体上に電子輸送能を有する電荷発生物質及びホール輸送物質、又は電荷発生物質及び電子輸送物質及びホール輸送物質を含有する単層型感光層を有する電子写真感光体と、該電子写真感光体を負帯電に帯電させる帯電手段と、前記電子写真感光体上に露光光を照射して画像情報に対応する静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写する転写手段と、前記電子写真感光体の導電性基体側から前記除電光を照射して該電子写真感光体の残留電荷を除電する除電手段とを少なくとも備えることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項２】
前記電荷発生物質がフタロシアニン系色素又は多環縮合系顔料である請求項１に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項３】
前記電子輸送物質がキノン系色素又はペリレン系色素である請求項１又は２に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４】
前記単層型感光層が、前記ホール輸送物質に対して６０重量％以下の電子輸送物質を含有する請求項１〜３に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項５】
前記電荷発生物質が電子輸送能を有し、前記単層型感光層が他の電子輸送物質を含まない請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項６】
前記電子写真感光体が、前記導電性基体の直接上に中間層を更に備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電手段が接触帯電方式である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項８】
前記露光手段が、露光光源として、３８０〜６５０ｎｍの範囲に発振波長を有する半導体レーザを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項９】
前記除電手段が除電ランプである請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項１０】
前記除電手段が、前記現像手段により形成されたトナー像が前記転写手段により転写される前に前記除電光を照射する、請求項９に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項１１】
反転現像方式を利用する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の高解像度画像形成装置及び高解像度画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真装置の出力画像の画質向上を図るために、画質の高解像度化が検討されている。記録密度の高い高解像度の画質を達成する為にはいくつかの手段があるが、最も簡単な手段は単層型感光体を使用することである。単層型感光体は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の感光層中に分散させているため、感光層表面で露光光の吸収と電荷分離が起こり、積層型感光体に見られる電荷輸送層中での露光光の散乱や、ホールの拡散が極めて少なく、高解像度を実現できる(特許文献１)。
【０００３】
しかし、単層型感光体は、電荷分離が感光体の表層で起きるため、負帯電型感光体として用いると、露光光により生じたホールで表面電荷をパターニングできるが、同時に生じた電子は、電子の移動度がホールの伝導に比べて極めて遅いため、感光層内部に空間電位として蓄積してしまう。このため、単層型感光体は、電子の移動距離が短くてすむ正帯電型の感光体としてしか実用化できず、市場の多くを占める負帯電トナーも使用できなかった。
【０００４】
また、正帯電型感光体として用いても、電子の移動度がホールの伝導に比べて極めて遅いため、内部にまで入射した露光光により、単層型感光体の深部で電荷分離した電子は、所定のプロセス内で表層まで達することができず、内部に空間電位として蓄積する。この蓄積した空間電荷の影響により、次の帯電工程で正帯電されても感光体表面で電位低下が起こり、更に現像工程では感度差となって現れ、画像中では当該部分が黒くなる(メモリー画像の発生)という問題がある。
【０００５】
この問題の解決のためには、空間電位を、表面電荷とは別に、感光体を帯電手段による帯電と逆極性に帯電させることによって除電する方法が提案されている(特許文献２)が、この方法によれば、感光体を表面電荷と逆極性に帯電させるため、その帯電時に異常放電が起こり感光体の損傷が生じる可能性があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２０２３４９号公報
【特許文献２】特開平９−９０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高解像度の潜像が得られる単層型感光体を備えつつ、メモリー画像等の不良画像の発生が低減された負帯電型の画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、露光光による電荷分離が感光体の表層で起き、感光層中の電荷の移動が十分高速なホールで行われ、かつ感光層中に残留し得る空間電位を良好に除去できる電子写真画像形成装置を考案した。
【０００９】
すなわち、本発明は、除電光に対して透光性である導電性基体上に電子輸送能を有する電荷発生物質及びホール輸送物質、又は電荷発生物質及び電子輸送物質及びホール輸送物質を含有する単層型感光層を有する電子写真感光体と、該電子写真感光体を負帯電に帯電させる帯電手段と、前記電子写真感光体上に露光光を照射して画像情報に対応する静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写する転写手段と、前記電子写真感光体の導電性基体側から前記除電光を照射して該電子写真感光体の残留電荷を除電する除電手段とを少なくとも備えることを特徴とする電子写真画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高感度で高解像度の単層型感光体を備え、該感光体に負荷をかけることなく容易に空間電位を除去することが可能な、高品質画像を提供できる信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、除電光に対して透光性である導電性基体上に電子輸送能を有する電荷発生物質及びホール輸送物質、又は電荷発生物質及び電子輸送物質及びホール輸送物質を含有する単層型感光層を有する電子写真感光体と、該電子写真感光体を負帯電に帯電させる帯電手段と、該電子写真感光体の導電性基体側から前記除電光を照射して該電子写真感光体の残留電荷を除電する除電手段とを少なくとも備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置では、上記のような電子写真感光体と除電手段との組合せで構成される除電システムを備えることにより、従来正帯電でしか用いることができなかった単層型感光体が負帯電で用いられる。
すなわち、負帯電に帯電された感光層を露光することにより、感光層中の電荷発生物質で電荷分離が起こり、ホールは電場に従い表層に到達し、表面負電荷と再結合し潜像を形成する。一方、電子は、電場に従い基体側に誘引されるにもかかわらず移動速度が遅いので感光層中に残存することになるが、感光層のインダクション効果や、電荷発生物質との相互作用又は電荷発生物質及び電子輸送物質との相互作用により感光層中を移動でき、現像を行うために十分な表面電位の潜像を形成できる距離まで離れることができる。
【００１３】
一方、除電プロセスでは、導電性基体側から照射された除電光が、透光性である導電性基体を透過して、主として感光層下部で電荷分離を引き起こし、発生したホールが感光層内部を通過する過程で感光層内部に保持されていた電子を除去し、かつ表面に達することにより表面負電荷も除電する。
こうして、上記除電システムにより、単層型感光体を負帯電で使用する際に生じる感光層内部の空間電位が、感光体に負荷をかけることなく、残余表面電位と共に容易に消去される。
【００１４】
単層型感光体を負帯電で用いる結果、正帯電と比較して帯電電位が安定な負帯電プロセスで画像形成が可能となる。また、トナーとして、積層感光体と同じ市場に数多く出回っている負帯電型トナーを使用できるため、選択性が広がり、高機能なトナーを使用できる。加えて、露光光による電荷分離が感光体の表層で起きるため、極めて高解像度・高速で露光することも可能となる。
【００１５】
また、除電に電子と比較して極めて高速に移動できるホールを用いているため、高速プロセスにも対応できる。
また、除電光を導電性基体側から照射することにより、感光層表層部による除電光の吸収を回避でき、除電光をより低い照射エネルギーで感光層下部に照射できる。除電光照射に起因する感光層表層部の電荷発生物質(及び増感剤)や電荷輸送物質の劣化を低減させることもできる。除電光の照射手段を導電性基体側に設置できるため、装置の小型化にも寄与できる。
【００１６】
さらに、現像後、転写前の感光体に対して除電を行うと、従来転写後に実行されていた除電プロセスを現像〜転写プロセスと並行して実行できるため、全プロセスの速度を向上でき、より高速な画像形成装置を実現できる。
すなわち、本発明の画像形成装置では、背面(導電性基体側)から除電光を照射するので、感光層表面にトナー像が形成されていても、除電光はトナーに遮られることなく全面に照射され、感光層全体を効率的に除電することができる。
一方、除電光の照射により感光層下部で生じる電荷が感光体表層に達するまでには一定の時間を要するため、感光体表面に形成されているトナー像を破壊前に転写して、転写後に感光体表面を除電することが可能である。
こうして、画像形成プロセスの高速化が実現できる。
本発明の画像形成装置は、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はこれらの複合機であり得る。
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を具体的に説明する。
なお、本発明の画像形成装置は、下記で具体的に説明する形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えた他の形態を含み得ることは勿論であり、そのような他の形態は本明細書及び図面の記載に基づいて当業者に容易に理解される。例えば、図１において感光体はドラム形状として示されているが、他の形状(例えばベルト状)であってもよく、その場合の画像形成装置の具体的形態は当業者に容易に理解される。
【００１８】
図１は、本発明の画像形成装置の一形態の構成を示す模式側面断面図である。
また、図４は、本発明の画像形成装置の別の一形態の構成を示す模式側面断面図である。
図１及び４に示した画像形成装置２０は、電子写真感光体２１(例えば、図２、３に示される形態の感光体)と、帯電手段(帯電器)２４と、露光手段２８と、現像手段(現像器)２５と、転写手段(転写器)２６と、クリーナ２７と、定着手段(定着器)３１と除電手段２９とを含んで構成される。参照番号３０は転写紙を示す。
【００１９】
帯電器２４、露光手段２８、現像器２５、転写器２６、クリーナ２７は、この順序で、感光体２１の外周面に沿って回転方向上流側から下流側に向って設けられる。
除電手段２９は、感光体２１の導電性基体に面して(図１及び４では感光体内側に)設けられ、図１に示す形態ではクリーナ２７と帯電器２４との間で、図４に示す形態では現像器２５と転写器２６との間で、感光体に、その導電性基体側から除電光を照射する。
【００２０】
＜電子写真感光体＞
本発明の画像形成装置に使用し得る電子写真感光体は、除電光に対して透光性である導電性基体上に電子輸送能を有する電荷発生物質及びホール輸送物質、又は電荷発生物質及び電子輸送物質及びホール輸送物質を含有する単層型感光層を有する。
感光体２１は、図示しない画像形成装置本体に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転軸線回りに矢印方向に回転駆動される。駆動手段は、例えば電動機と減速歯車とを含んで構成され、その駆動力を感光体２１の芯体を構成する導電性基体に伝えることによって、感光体２１を所定の周速度で回転駆動させる。
【００２１】
図２及び３は、本発明の画像形成装置に使用され得る電子写真感光体の一形態の構成を模式的に示す部分断面図である。
図２に部分的に示した感光体は、所定の透光性を有する導電性基体(１)上に、電荷発生物質(７)とホール輸送物質(５)と電子輸送物質(６)とを含有する単層型感光層(４)を備えている。なお、電荷発生物質が電子輸送能を有する場合には、電子輸送物質(６)を省くことができる。
図３に部分的に示した感光体は、導電性基体(１)の直接上に中間層(２)を更に備えた構造であり、その他の構成は図２に示した感光体と同様である。同様に、電荷発生物質が電子輸送能を有する場合には、電子輸送物質(６)を省くことができる。
【００２２】
［導電性基体］
導電性基体(１)は、感光体の電極としての役割と、他の各層の支持部材としての機能を有する。加えて、本発明において、導電性基体は除電光に対して透光性である。
【００２３】
本発明で使用される導電性基体としては、前記所定の透光性を有するものである限り、当該分野において公知のものが使用できる。例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリオレフィン、ビニロン等の高分子材料やガラス、石英、サファイア等の無機材料からなる透光性基体上に、導線性高分子、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム-スズ酸化物(ＩＴＯ)、酸化鉛、ヨウ化銅等の透光性の導電性化合物やＴｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属を含む透光性導電層を、蒸着、塗布、スパッタリング等により形成したものが挙げられる。
【００２４】
導電性基体の形状は、特に限定されず、ドラム、シート及びシームレスベルト等であり得る。
【００２５】
透光性の導電性基体は、除電光に対する透光率が、分光光度計(例えば、日立製作所(株)製Ｕ−３４１０)による測定値として、例えば５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であり得る。
【００２６】
［単層型感光層］
単層型感光層(４)は、少なくとも電子輸送能を有する電荷発生物質(７)とホール輸送物質(５)、又は電荷発生物質(７)とホール輸送物質(５)と電子輸送物質(６)とを含有し、露光光の照射に際して、該感光層(主として表層部)中に含有される電荷発生物質での電荷分離によりホール(及び電子)を発生させる機能を有する。生じたホールは、ホール輸送物質により高速で帯電された感光体表面に運ばれて、そこで静電潜像を形成する。ホールと同時に生じた電子は、一旦感光層で保持されるが、上記のように、導電性基体側から照射された除電光によって(主として)感光層下部で生じたホールにより消去されることになる。
【００２７】
単層型感光層中の電荷発生物質としては、電子写真感光体において電荷発生物質として一般的に使用されるものである限り任意のものを使用できるが、例えば、モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾ系顔料等のアゾ系顔料、ペリレン系、クマリン系、多環キノン系色素に代表される多環縮合系顔料、金属及び無金属フタロシアニン、無金属及び金属ナフタロシアニン等のフタロシアニン系色素、インジゴ系顔料、スクアリリウム色素、ピリリウム化合物、チオピリリウム化合物、トリフェニルメタン系色素に代表される有機材料が挙げられる。無機材料も使用することができるが、好ましくは、有機材料が使用される。
これらの電荷発生物質は単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせてもよい。これら各化合物の(非限定的)具体例としては以下の化合物が挙げられる。
【００２８】
アゾ系顔料としては、特開平１−２００２６７号、特開平１−２０２７５７号、特開平１−３１９７５４号、特開平２−７２３７２号、特開平２−２５４４６７号、特開平３−２７８０６３号、特開平４−９６０６８号、特開平４−９６０６９号、特開平４−１４７２６５号、特開平５−１４２８４１号、特開平５−３０３２２６号、特開平６−３２４５０４号、特開平７−１６８３７９号公報に記載の化合物が挙げられる。また、これらのアゾ顔料に用いられるカップラー成分の構造は多岐に渡る。例えば、特開平２−１１０５６９号、特開平４−１４９４４８号、特開平６−２７７０５号、特開平６−３４８０４７号公報に記載の化合物が挙げられる。
【００２９】
インジゴ系顔料の具体例としては、インジゴ、チオインジゴや、特開平１−１０９３５２号、特開平５−２２７７号、特開平５−２３７２５号、特開平６−２２２５９１号、特開平９−１５８８８号、特開平９−１５２７２８号、特開２００２−１２３０１５号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００３０】
ペリレン系顔料としては、ペリレンイミド、ペリレン酸無水物が挙げられ、例えば特開平１−８８４６１号、特開平１−１１８１４３号、特開平１−１１８１４４号、特開平１−１１８１４５号、特開平１−１１８１４６号、特開平１−１１８１４７号、特開平１−１５９６６２号、特開平２−２２８６７０号、特開平２−２２８６７１号、特開平２−２５１８５８号、特開平３−１１５０号、特開平４−１８６３６３号、特開平４−１８６３６４号、特開平４−２６４４５１号、特開平５−６０１５号、特開平５−２３２７２６号、特開平５−２４９７１８号、特開平５−２４９７１９号、特開平６−３２７８９号、特開平７−８９９６２号、特開平７−３１９１８９号、特開２００５−２３３２２号公報等に記載の化合物が挙げられる。
クマリン系顔料としては、特開平３−１１４８号、特開平４−４６３４８号、特開平４−２２５３６４号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００３１】
多環キノン系色素の具体例としては、アントラキノン、ピレンキノン、特開平１−２１９８４１号、特開平３−９５５６２号、特開平５−２３７２５号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００３２】
フタロシアニン色素の具体例としては、無金属フタロシアニン類、チタニルオキシフタロシアニン類、銅フタロシアニン類、アルミニウムフタロシアニン類、ゲルマニウムフタロシアニン類、クロロガリウムフタロシアニン類、クロロインジウムフタロシアニン類、マグネシウムフタロシアニン類、クロロアルミニウムフタロシアニン類、スズフタロシアニン類、バナジルオキシフタロシアニン類、ガリウムフタロシアニン類、亜鉛フタロシアニン類、コバルトフタロシアニン類、ニッケルフタロシアニン類、ヒドロキシガリウムフタロシアニン類、ジクロロチタニルフタロシアニン類、ジフェノキシゲルマニウムフタロシアニン類、無金属ナフタロシアニン類、チタニルオキシナフタロシアニン類、銅ナフタロシアニン類、ヒドロキシガリウムナフタロシアニン類、バナジルオキシナフタロシアニン類等が挙げられ、これらの化合物は結晶構造によってさらに最適化されている。
【００３３】
ピリリウム化合物、チオピリリウム化合物の具体例としては、特開平１−２５９３６５号、特開平４−１９５０５６号公報等に記載の化合物が挙げられる。
スクアリリウム色素の具体例としては、特開平１−１４６８４５号、特開平１−１４６８４６号、特開平１−１４６８４７号、特開平１−１４６８６４号、特開平１−１４７５５２号、特開平１−１４７５５３号、特開平１−１４７５５４号、特開平１−１５９６６３号、特開平１−２２８９６０号、特開平１−２３０６７４号、特開平５−３３９２３３号、特開平６−１８４１０９号、特開平６−２６３７３２号、特開平８−２４５８９５号、特開２０００−２６５０７７号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００３４】
無機材料の具体例としては、セレン、ＣｄＳ、非晶質シリコン、ポリシリコン等が挙げられる。
これらの電荷発生物質の中で、多環縮合系顔料やフタロシアニン系色素は感度が高く、また電子輸送能も持っているため好適である。
【００３５】
ホール輸送物質(５)としては、例えば、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチルベン化合物、ヒドラゾン化合物、ブタジエン化合物、エナミン化合物、多環芳香族化合物、インドール誘導体、ピラゾリン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、及びベンジジン誘導体等が挙げられる。
【００３６】
また、これらの化合物から生じる基を主鎖又は側鎖に有するポリマー、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ−１−ビニルピレン及びポリ−９−ビニルアントラセン等も挙げられる。
上記のホール輸送物質は単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。
これらのホール輸送物質の中で、アミノスチルベン誘導体、ヒドラゾン化合物、ブタジエン化合物、エナミン化合物及びベンジジン誘導体はホール移動度が高く、また安定なため好適である。
【００３７】
単層型感光層は、増感剤を含有してもよい。増感剤を含有することによって、電荷発生物質での電荷分離効率が上昇する。チルバイオレット、クリスタルバイオレット、ナイトブルー、ビクトリアブルー等で代表されるトリフェニルメタン系染料、エリスロシン、ローダミンＢ、ローダミン３Ｒ、アクリジンオレンジ、フラペオシン等に代表されるアクリジン染料、メチレンブルー、メチレングリーン等に代表されるチアジン染料、カプリブルー、メルドラブルー等に代表されるオキサジン染料、その他シアニン染料、スチリル染料、ピリリウム塩染料、チオピリリウム塩染料等が挙げられる。
【００３８】
電子輸送物質(６)としては、ペリレン系色素類、１,４,５,８-ナフタレンテトラカルボキシジイミド誘導体、ジフェノキノンやナフトキノンの誘導体等のキノン類、テトラシアノエチレン、テレフタルマロンジニトリル等のシアノ化合物、４-ニトロベンズアルデヒド等のアルデヒド類、アントラキノン、１-ニトロアントラキノン等のアントラキノン類、２,４,７-トリニトロフルオレノン、２,４,５,７-テトラニトロフルオレノン等の多環若しくは複素環ニトロ化合物又はこれら電子吸引性材料を高分子化した物を用いることができる。
これらの電子輸送物質の中で、ペリレン系色素やキノンは電子輸送能力が高く、また毒性も持たないため好適である。
【００３９】
電荷発生物質が電子輸送能を有する場合、電子輸送物質としても働き得るので、そのような電荷発生物質が単層型感光層に使用されていれば、電子輸送物質の添加を省略できるか又は添加量を少量に抑えることができる。
【００４０】
単層型感光層のバインダ樹脂としては、該感光層に含有される電荷輸送物質と相溶性を有するものが選ばれ、例えばポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のビニル重合体、及びその共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリスルホン、フェノキシ、エポキシ、シリコーン樹脂、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエステル、ポリケトン、ポリウレタン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単独で又は２種類以上を混合して使用してもよく、また部分的に架橋した熱硬化性樹脂も使用してもよい。なかでも、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンオキサイド等の樹脂は、体積抵抗値が１０13Ω以上であり、また、皮膜性、電位特性等にも優れているので好ましい。
【００４１】
バインダ樹脂に対する電荷発生物質の配合比率は、２から３０重量％である。この範囲より少ない場合は十分な感度がでず、多ければ感光層の膜強度が低下するばかりでなく、分散性が低下する為に粗大粒子が増大することから画像欠陥の原因となる。
感光層が増感剤を含む場合、増感剤は電荷発生物質に対して０.１重量％から２０重量％の範囲が好ましい。この範囲より少ない場合は増感できず、多いと分散性に影響を及ぼす。
【００４２】
バインダ樹脂に対するホール輸送物質の配合比率は、４０から１００重量％である。この範囲より少ない場合は十分な感度が得られず、多ければ感光層の膜強度が低下し耐刷性が悪化する。
バインダ樹脂に対する電子輸送物質の配合比率は、０から１００重量％である。この範囲より多い場合は感光層の膜強度が低下し耐刷性が悪化する。
【００４３】
本発明においては、ホール輸送物質は、露光・除電時のキャリアの移動、特に除電時にはホールが感光層を通過する必要がある一方で、電子輸送物質は、上述したように、電荷分離した電子をある程度感光層内部に運び、除電まで安定に保持する機能を有すればよいので、感光層中の電子輸送物質の含有量は、ホール輸送物質の含有量と同じか又はそれより少なくてもよい。電子輸送物質は、ホール輸送物質に対して、例えば１００重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下であり得る。下限は特に限定されず、例えば１重量％以上、５重量％以上、１０重量％以上であり得るが、電荷発生物質が電子輸送能を有する場合には、０重量％でもあり得る。
【００４４】
単層型感光層には、必要に応じて既知の可塑剤、例えば二塩基酸エステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、フタル酸エステル、塩素化パラフィンやエポキシ型可塑剤等の可塑剤やシリコーン系レベリング剤を添加して該感光層の加工性及び可撓性を付与したり表面平滑性を向上させることもできる。更に、無機及び有機化合物の微粒子を添加して機械的強度の増加や電気的特性の向上を図ることもできる。
【００４５】
単層型感光層にはまた、必要に応じて酸化防止剤等の各種添加剤を含んでもよい。
酸化防止剤としては、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチル-フェノールに代表されるフェノール系酸化防止剤が好適である。酸化防止剤は電荷輸送物質に対して０.１重量％以上、５０重量％以下含まれることが好ましい。これによって電位特性の優れ、また塗液としての安定性も高まる。
【００４６】
単層型感光層の膜厚は、例えば１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。感光層の膜厚が１０μｍより小さければ帯電保持能が低下するおそれがある。また、１００μｍよりも大きくなると除電プロセスが長時間かかることとなりプロセス速度が遅くなる。
【００４７】
単層型感光層は、電荷発生物質及びホール輸送物質とバインダ樹脂と、必要に応じて電子輸送物質やその他の添加剤とを適当な有機溶媒に分散させて塗布することにより形成することができる。
単層型感光層の塗布は、後述する中間層と同様に、例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法等のコーティング法を用いて行うことができる。
【００４８】
適当な有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、モノクロルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシメチルエーテル、ジメチルホルムアミド等の溶剤の単独溶剤又は２種以上の混合溶剤、又は必要に応じてアルコール類、アセトニトリル、メチルエチルケトン等の溶剤を更に加え使用することができる。
【００４９】
［中間層］
中間層は、導電性基体表面の欠陥を被覆し、導電性基体からの感光層へのキャリアの注入を防止することにより帯電性を改善して適度の電荷保持性能を確保し、感光層の接着性を向上させ、及び/又は感光層の塗布性を改善する等して、画像欠陥を防止することができる。
【００５０】
特に、反転現像方式を用いて画像を形成する場合には、露光により表面電荷が減少した部分にトナー像が形成されるので、露光以外の要因により表面電荷が減少すると(例えば、導電性基体や感光層の欠陥に起因して微小領域で帯電性が低下すると)、白地にトナーが付着し微小な黒点が形成される黒ポチと呼ばれる画像のカブリが発生する等して、画質の著しい劣化(画像欠陥)を生じることがあるので、中間層を備えることによりこのような画像欠陥が防止される。
【００５１】
よって、本発明の画像形成装置に使用する電子写真感光体においては、導電性基体(１)の直接上に中間層(２)を設けることが好ましい。
【００５２】
本発明の画像形成装置に使用する場合、中間層も、導電性基体と同様に、除電光に対して透光性である。
透光性の中間層は、除電光に対する透光率が、分光光度計(例えば、日立製作所(株)製Ｕ−３４１０)による測定値として、例えば５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であり得る。導電性基体と中間層とを併せた透光率(導電性基体の透光率×中間層の透光率)は、例えば５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。
【００５３】
中間層の材料としては、各種樹脂材料や、金属粒子や金属酸化物粒子、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム等を含有するものが用いられる。
【００５４】
樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料や、これらの繰り返し単位のうち２つ以上を含む共重合体樹脂、更に、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース等が挙げられる。これらのうち、ポリアミド樹脂が好ましい。ポリアミド樹脂のうち、より好ましくは、アルコール可溶性ナイロン樹脂を用いることができる。例えば、６-ナイロン、６,６-ナイロン、６,１０-ナイロン、１１-ナイロン、１２-ナイロン等を共重合させた、いわゆる共重合ナイロンや、Ｎ-アルコキシメチル変性ナイロン、Ｎ-アルコキシエチル変性ナイロンのようにナイロンを化学的に変性させたものが好ましい。
【００５５】
中間層の体積抵抗値を調節し、導電性基体からの感光層へのキャリアの注入を防止するとともに各種環境下での感光体の電気特性を維持するために、酸化チタン等の金属酸化物を含有させることができる。
【００５６】
中間層における金属酸化物(Ｐ)と樹脂(Ｒ)との比Ｐ／Ｒは、重量比で０／１０〜９／１の範囲であることが好ましい。Ｐ／Ｒ比が９／１を越えると、無機酸化物微粒子の分散性が低下して凝集体が生じる可能性が高くなるため塗膜の透明性が低下すると共に、導電性基体との接着性も低下し、黒ポチ等の画像欠陥が発生してしまう可能性が高くなる。
【００５７】
中間層は、前述の樹脂を水又は各種有機溶剤、特にメタノール、エタノール、ブタノールの単独溶剤、又は水/アルコール類、２種類以上のアルコール類の混合溶剤、又はアセトン、ジオキソラン等/アルコール類との混合溶剤、又は、ジクロロエタン、クロロホルム、トリクロロエタン等の塩素系溶剤/アルコール類との混合溶剤に溶解させた中間層用塗布液を、導電性基体上に塗布することにより形成することができる。
【００５８】
中間層に金属酸化物を含有させる場合には、前述の樹脂を上記のような各種溶剤に溶解させた溶液中に金属酸化物を分散させた中間層用塗布液を用いることができる。このとき、金属酸化物の分散方法としては、ボールミル、サンドミル、アトライタ、振動ミル、超音波分散機等の一般的な方法が適用できる。
【００５９】
塗布する方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、カーテンコーティング法等の方法がある。これらの塗布方法のうち、塗液の物性や生産性等を考慮して最適な方法を選択することができる。特に、浸漬塗布方法は、塗布液を満たした塗布槽に、導電性基体を浸漬した後、一定速度又は逐次変化する速度で引き上げることにより中間層を形成する方法であり、比較的簡単で、生産性及びコストの点で優れているため、より好ましい。塗布液の分散性を安定させるため、塗布液分散装置(超音波発生装置に代表される)を設けてもよい。
【００６０】
中間層の膜厚としては、好ましくは、０.１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは０.５μｍ以上６μｍ以下の範囲である。中間層の膜厚が０.１μｍより小さければ実質的に中間層として機能しなくなり、導電性基体の欠陥を被覆して均一な表面性が得られず、導電性基体からのキャリアの注入を防止することができなくなり、帯電性の低下が生じることがある。１０μｍよりも大きくすることは中間層の透光性が低下すると共に、中間層を浸漬塗布する場合、感光体を製造する上で難しくなり感光体の感度が低下するために好ましくない。
【００６１】
［保護層］
図２、３には示されていないが、電子写真感光体には、最外層として保護層が設けられてもよい。
保護層を設けることによって、感光層の耐刷性を向上させることができるとともに、電子写真感光体表面を帯電させる際のコロナ放電によって発生するオゾン又は窒素酸化物等の感光層への化学的悪影響を防止することができる。保護層には、例えばバインダ樹脂、無機フィラー含有樹脂又は無機酸化物等からなる層が用いられる。
【００６２】
保護層に使用されるバインダ樹脂としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
【００６３】
保護層には、耐摩耗性を向上させる目的でポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの樹脂に硬度の高い無機フィラー又は有機フィラーを添加することができる。これらフィラーの平均粒径は、０.０２μｍ〜３μｍであることが好ましく、より好ましくは０.０５〜１μｍである。平均粒径が、０.０２μｍ未満であると、表面保護層の耐摩耗性が弱くなり、電子写真感光体の寿命が短くなる。平均粒径が、３μｍを超えると、光が保護層によって散乱し易くなり、解像度の低下を引き起こす。
【００６４】
保護層中のフィラー含有量は、５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％である。５重量％未満であると、耐摩耗性が充分ではなく、５０重量％を超えると、保護層の透光性が損なわれ、感度低下を招来する。
【００６５】
保護層に添加されるフィラーの具体例としては、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、窒化ケイ素、酸化カルシウム、硫酸バリウム、ＩＴＯ、シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、カーボンブラック、フッ素系樹脂微粉末、ポリシロキサン系樹脂微粉末、高分子電荷輸送物質微粉末のうちから選択される１種又は２種以上の混合物を挙げることができる。これらのフィラーは、分散性向上、表面性改質等の理由から無機物、有機物で表面処理されてもよい。一般に撥水性処理として、シランカップリング剤で処理したもの、フッ素系シランカップリング剤処理したもの、高級脂肪酸処理又は高分子材料等と共重合処理させたもの等が挙げられ、無機物処理として、フィラー表面をアルミナ、ジルコニア、酸化スズ、シリカ処理したもの等が挙げられる。
【００６６】
保護層には、ホール又は電子を効率よく輸送することを目的に、電荷輸送物質(例えば前述のホール輸送物質又は電子輸送物質)を添加してもよい。帯電性の向上等を目的に、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、ヒンダードアミンとヒンダードフェノールが、同一分子中に存在する化合物等を添加することもできる。
【００６７】
保護層にはまた、可塑剤及び/又はレベリング剤を添加してもよい。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等一般の樹脂の可塑剤として使用されているものを用いることができ、その使用量は、バインダ樹脂に対して０〜３０重量％程度が適当である。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマー、又はオリゴマーが使用され、その使用量はバインダ樹脂に対して０〜１重量％が適当である。
【００６８】
フィラーは、バインダ樹脂及び/又は電荷輸送物質その他の添加剤とともに粉砕された後、或いはそのまま分散溶媒中に分散され、保護層として塗布される。
【００６９】
分散溶媒としてはメチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンのケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ等のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族類、クロロベンゼン、ジクロルメタン等のハロゲン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類が使用される。
粉砕工程を加える場合はボールミル、サンドミル、振動ミル等を用いる。
【００７０】
保護層を少なくとも硬化型樹脂からなる層で構成する場合には、材料の分野で公知である種々の架橋反応、例えばラジカル重合、イオン重合、熱重合、光重合、放射線重合等を用いることができる。表面エネルギーの低い硬化した保護層を実現させるために、公知の方法でシリコーン構造、パーフルオロアルキル構造、長鎖アルキル構造等を有する材料を架橋反応させてもよい。
【００７１】
前述のように保護層に電荷輸送機能を併せて持たせるために、電荷輸送機能を有する物質又は高分子型電荷輸送物質を架橋反応させてもよい。例えば、架橋性オルガノポリシロキサン樹脂と、それに結合可能でかつ電荷輸送性を有する構造単位を含む化合物とを混ぜて硬化し、ポリシロキサン樹脂とすることによって、優れた耐久性と電気特性とが実現される。
【００７２】
保護層の膜厚は、０.５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上３μｍ以下である。
保護層の膜厚が０.５μｍより薄いと、ブレード又は帯電ローラの接触等による外力を受けたとき、保護層が下層の感光層との界面から剥離し易くなる。これは、保護層の膜厚が薄い場合、外力を受けた時に保護層自体では抗し切れずに感光層との界面に常時力が負荷され、それが、長期にわたると負荷されている力によって界面にずれが生じ易くなるためと考えられる。また、摩耗により保護層全てが電子写真感光体の寿命前に消失する可能性がある。
【００７３】
保護層の膜厚が５μｍよりも厚いと、キャリアが保護層内を移動する過程において拡散するので、文字太り等が生じ易くなり、かつ感度低下及び繰返しによる残留電位上昇が起こる。
【００７４】
[感光体における画像形成プロセス]
以下に、感光体における画像形成プロセスを説明する。
ここでは、感光体が負帯電型であるため、まず、帯電手段により、単層型感光体表面が負に帯電される。
【００７５】
次いで、露光手段によって感光体表面が露光されることにより、単層型感光層中(主として表層部)の電荷発生物質で電荷分離が生じる。電荷分離により生じたホールは、帯電により形成された電場に従い表層に到達し、感光体表面の負電荷と再結合して高解像度の潜像を形成する。一方、電荷分離により同時に発生した電子は、電場により導電性基体側へ誘引されるが、電子輸送物質の電子輸送能が一般的に低く、また本発明においては電子輸送物質を含有しない場合もある(この場合、電荷発生物質が電子輸送を担う)ため、(特に高速プロセスでは)導電性基体まで達せずに感光層中に残存する。
【００７６】
感光体表面の潜像は、一般的な感光体と同様に反転現像方式によりトナー像として現像され、トナー像が紙に転写される。その後、感光体表面の残トナーがクリーナにて取り除かれる。
【００７７】
最後に、感光体にその透光性の導電性基体側から除電光を照射することにより、感光層内部及び感光体表面の残余電荷の除電を行う。つまり、除電光により感光層中(主として下部)の電荷発生物質でホールと電子が電荷分離し、電場により電子は導電性基体に流れ込み、ホールは表層側へ移動して、感光層表層に達するまでに感光層内部に残存する電子を消去し、表層にまで達すると表面電荷を消去する。
なお、該除電光は、現像手段により形成されたトナー像が転写手段により転写される前に感光体下部の導電性基体側から照射することも可能である。この場合、除電光の照射のタイミングは、現像〜転写プロセス間に感光層下部で電荷分離が生じ、発生した除電用のホールが転写終了後に感光体表面に達して表面電荷を除電するように調節される。
【００７８】
上述の動作により、非常に高解像度の潜像(したがって、トナー像)の形成、及び感光層内部の残余電子の除去(したがって、メモリー現象の回避)が実現される。
【００７９】
＜帯電手段＞
帯電器２４は、感光体２１の外周面を負の所定の電位に帯電させる帯電手段である。帯電器２４は、コロトロンやスコロトロン等のコロナ放電方式の帯電器(例えば、チャージャーワイヤ)や帯電ローラ又は帯電ブラシを用いた接触式の帯電器がある。接触式の帯電器は、コロナ放電方式の帯電器の帯電器と比較して極めてオゾンや酸性ガスの発生が少ないため、本発明のように電荷発生物質が表層に存在している単層型感光体に用いるのに好適である。
【００８０】
＜露光手段＞
露光手段２８は、例えば半導体レーザ等を光源として備え、光源から画像情報に応じて出力される光を、感光体２１の帯電器２４と現像器２５との間に(表層側から)照射することによって、帯電された感光体２１の外周面に対して露光を施す。露光光は、主走査方向である感光体２１の回転軸線の延びる方向に繰返し走査され、これに伴って感光体２１の表面に画像情報に対応する静電潜像が順次形成される。
【００８１】
本発明の画像形成装置においては、単層型感光体が使用され、露光による電荷分離は表層領域で起これば十分であるので、露光手段として、短波長の光を照射可能な光源を使用することができる。
【００８２】
１つの実施形態において、露光手段は、露光光源として、３８０〜６５０ｎｍの範囲に発振波長を有する半導体レーザを備える。この実施形態では、レーザのスポット径を絞り込むことができ、より高解像度の画像を提供することができる。
【００８３】
また、従来の機能分離型感光体において短波長レーザを使用して解像度を向上させる際に問題であった次の点：
・電荷発生層まで短波長レーザ光を透過させる必要があるため電荷輸送層はレーザ波長に対して透明でなければならない；
・エネルギーの高い短波長レーザを使用するため劣化が早い
は、この実施形態では問題とならない。なぜならば、本発明の画像形成装置には単層型感光体が用いられ、該単層型感光体では電荷分離が感光体表層で起きるため、レーザ光が下層にまで到達する必要がなく、更に劣化は表層のみで進み、感光体の摩耗と共に劣化部分が剥離するからである。
【００８４】
＜現像手段＞
現像器２５は、露光によって感光体２１の表面に形成される静電潜像を、現像剤によって可視像であるトナー像に現像する現像手段であり、感光体２１を臨んで設けられる。現像器は、例えば、感光体２１の外周面にトナーを供給する現像ローラと、現像ローラを感光体２１の回転軸線と平行な回転軸線まわりに回転可能に支持すると共にその内部空間にトナーを含む現像剤を収容するケーシングとを備え得る。
【００８５】
＜転写手段＞
転写器２６は、現像によって感光体２１の外周面に形成されるトナー像を、図示しない搬送手段によって矢印方向から感光体２１と転写器２６との間に供給される記録媒体である転写紙３０上に転写させる転写手段である。転写器２６は、例えば、帯電手段を備え、転写紙３０にトナーと逆極性の電荷を与えることによってトナー像を転写紙３０上に転写させる非接触式の転写手段であり得る。
【００８６】
＜除電手段＞
除電手段２９は、半導体レーザやランプ等の光源を備え、光源から出力された除電光を感光体２１の導電性基体側から照射することによって、単層型感光層中(主として下部)の電荷発生物質で電荷分離を起こさせてホールを発生させ、これにより感光層内部の空間電子と表面電荷を除去する。
本発明の画像形成装置においては、除電手段による除電操作は、現像手段により該表面に形成されたトナー像が転写手段により転写された後で開始してもよい(残留トナーがクリーナにより除去される前でも後でもよい)し、該トナー像が転写手段により転写される前に開始してもよい。
【００８７】
１つの実施形態において、除電手段は除電ランプである。除電ランプは、除電すべき領域の感光層下部の全面にわたって除電光を照射できるので、感光体を効率よく除電することができる。
除電器は、好ましくは、除電ランプである。除電ランプとしては、例えば、ハロゲンランプ、タングステンランプ、キセノンランプ、クリプトンランプ、蛍光灯、発光ダイオード(ＬＥＤ及びＬＥＤアレイ)が挙げられる。
なお、除電光を現像〜転写プロセス間に照射する場合、除電光が感光層表層部まで達すると、転写前に表面電荷が除電され、その結果画像欠陥を起こす可能性が高くなるため、除電光は、感光層表層にまで到達しない強度で照射される必要がある。本発明の画像形成装置においては、前記のように、感光層下部で発生したホールが感光層内部及び表面の電荷を除電するので、除電光は感光層表層にまで到達する必要はなく、感光層下部にまで到達すれば十分な除電効果が得られる。
【００８８】
＜クリーナ＞
画像形成装置２０には、トナー画像の転写後に感光体２１の外周面に残留するトナーを除去し回収する清掃手段であるクリーナ２７が設けられてもよい。クリーナ２７は、例えば、感光体２１の外周面に押圧されてそこ残留するトナーを剥離させるクリーニングブレード、クリーニングブレードによって剥離されたトナーを収容する回収ケーシングとを備え得る。
【００８９】
＜定着手段＞
画像形成装置２０には、感光体２１と転写器２６との間を通過した転写紙３０が搬送される下流側に、転写された画像を定着させる定着手段である定着器３１が設けられてもよい。定着器３１は、転写された画像を定着させる定着手段である。定着器は、例えば、図示しない加熱手段を有する加熱ローラ３１ａと、加熱ローラ３１ａに対向して設けられ、加熱ローラ３１ａに押圧されて当接部を形成する加圧ローラ３１ｂとを備え得る。
【００９０】
＜画像形成装置の動作＞
画像形成装置２０による画像形成動作は、次のようにして行われる。
まず、感光体２１が駆動手段によって矢印方向に回転駆動されると、露光手段２８からの露光光の結像点よりも感光体２１の回転方向上流側に設けられる帯電器２４によって、感光体２１の表面が負の所定電位に均一に帯電される。
【００９１】
次いで、露光手段２８から、感光体２１の表面に対して画像情報に応じた露光光２８ａが照射される。この露光によって、感光体２１は、露光部分の表面電荷が除去され、露光部分と非露光部分との間で表面電位に差異が生じ、静電潜像が形成される。
露光手段２８の光源には、一般的には半導体レーザが用いられる。
【００９２】
露光手段２８からの露光光の結像点よりも感光体２１の回転方向下流側に設けられる現像器２５から、静電潜像の形成された感光体２１の表面にトナーが供給されて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００９３】
感光体２１の露光と同期して、感光体２１と転写器２６との間に、転写紙３０が供給される。転写器２６によって、供給された転写紙３０にトナーと逆極性の電荷が与えられ、感光体２１の表面に形成されたトナー像が、転写紙３０上に転写される。
【００９４】
トナー像の転写された転写紙３０は、搬送手段によって定着器３１に搬送され、定着器３１の加熱ローラ３１ａと加圧ローラ３１ｂとの当接部を通過する際に加熱及び加圧され、トナー像が転写紙３０に定着されて堅牢な画像となる。このようにして画像が形成された転写紙３０は、図示しない搬送手段によって画像形成装置２０の外部へ排紙される。
【００９５】
一方、転写器２６によるトナー像の転写後も感光体２１の表面上に残留するトナーは、クリーナ２７によって感光体表面から剥離されて回収される。
このようにしてトナーが除去された感光体２１の表面電荷や単層型感光層内部の残余電子は、除電光が導電性基体側から照射されることによって、単層型感光層下部の電荷発生物質で発生したホールにより消去され、感光体２１の表面上の静電潜像が消失する。その後、感光体２１は更に回転駆動され、再度帯電から始まる一連の動作が繰返されて連続的に画像が形成される。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明の電子写真画像形成装置の実施例を比較例と共に示すことにより、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００９７】
(実施例１)
厚さ１.８ｍｍ(ｔ)×直径３０ｍｍ(φ)×長さ３００ｍｍのガラス管上にＩＴＯ膜を蒸着させて透光性の導電性基体を作製した。
【００９８】
次いで、電荷発生物質として無金属フタロシアニン１重量部と、ポリカーボネート樹脂(三菱ガス化学(株)製：Ｚ-４００)１６重量部と、下記構造式(１)で示されるホール輸送物質１０重量部と、電子輸送物質である３,５-ジメチル-３',５'-ジ-ｔ-ブチルジフェノキノン５重量部と、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチルフェノール０.５重量部と、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)１３０重量部とを、ボールミルで１２時間分散し、感光層用塗布液を調製した。この塗布液を、上記導電性基体上に、浸漬塗布によって塗布した後、温度１１０℃で１時間熱風乾燥させ、膜厚２５μｍの単層型感光層を形成した。
【００９９】
このようにして図２の層構成を持つ電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１００】
【化１】
2010079234.tif 000003
【０１０１】
(実施例２)
中間層用の材料として、酸化アルミニウム(Ａｌ2Ｏ3)と二酸化ジルコニウム(ＺｒＯ2)とで表面処理された樹枝状の酸化チタン(石原産業(株)製：ＴＴＯ-Ｄ-１)９重量部と、共重合ナイロン樹脂(東レ(株)製：ＣＭ８０００)９重量部とを、１,３-ジオキソラン４１重量部とメタノール４１重量部との混合溶剤に加え、ペイントシェーカを用いて１２時間分散させ、中間層用塗布液を調製した。調製した塗布液を、実施例１と同じ透光性導電性基体上に浸漬塗布装置を用いて塗布した後、乾燥させ、膜厚１μｍの中間層を形成した。
【０１０２】
以降は実施例１と同様にして、図３の層構成を持つ電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１０３】
(実施例３)
単層型感光層の電荷発生物質として無金属ナフタロシアニンを用い、電子輸送物質として下記構造式(２)で示されるナフトキノン系化合物を用いた以外は、実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１０４】
【化２】
2010079234.tif 000004
【０１０５】
(実施例４)
単層型感光層の電荷発生物質としてヒドロキシガリウムフタロシアニン(日本資材(株)製)を用い、電子輸送物質として下記構造式(３)で示される化合物用いた以外は、実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１０６】
【化３】
2010079234.tif 000005
【０１０７】
(実施例５)
単層型感光層の電荷発生物質として下記構造式(４)で示されるクマリン系色素５重量部を用い、電子輸送物質として下記構造式(５)で示されるキノン系化合物を用いた以外は、実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１０８】
【化４】
2010079234.tif 000006
【０１０９】
【化５】
2010079234.tif 000007
【０１１０】
(実施例６)
単層型感光層の電荷発生物質として下記構造式(６)で示されるアゾ系色素５重量部を用い、電子輸送物質として前記構造式(３)で示される化合物を用いた以外は、実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１１１】
【化６】
2010079234.tif 000008
【０１１２】
(実施例７)
実施例２と同様にして中間層まで形成し、その上部に、電荷発生物質として下記構造式(７)で示されるペリレン系色素５重量部と、ポリカーボネート樹脂(三菱ガス化学(株)製：Ｚ-４００)１８重量部と、前記構造式(１)で示されるホール輸送物質１０重量部と、電子輸送物質として前記構造式(３)で示される化合物５重量部と、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチルフェノール０.５重量部と、ＴＨＦ１２０重量部とを、ボールミルで１２時間分散した感光層用塗布液を浸漬塗布した後、温度１１０℃で１時間熱風乾燥させ、膜厚２５μｍの単層型感光層を形成して電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１１３】
【化７】
2010079234.tif 000009
【０１１４】
(実施例８)
単層型感光層の電荷発生物質として下記構造式(８)で示されるペリレン系色素５重量部を用い、ホール輸送物質として下記構造式(９)で示される化合物、電子輸送物質としてアリザリンを用いた以外は、実施例７と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１１５】
【化８】
2010079234.tif 000010
【０１１６】
【化９】
2010079234.tif 000011
【０１１７】
(実施例９)
実施例８で用いた感光層用塗布液から電子輸送物質であるアリザリンを除いた塗布液を用いて単層型感光層を形成した以外は、実施例８と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１１８】
(実施例１０)
実施例７の感光体上に、メチルトリメトキシシラン３０重量部、ジメチルジメトキシシラン５重量部に２.５％酢酸水溶液２０重量部、２-メトキシエタノール１００重量部、メチルイソブチルケトン(ＭＩＢＫ)５０重量部を混合し、室温にて１６時間加水分解反応させた後、酸化防止剤(三共(株)製：サノールＬＳ２６２６)１重量部、下記構造式(１０)で示される電荷輸送性構造単位含有化合物５重量部、コロイダルシリカ(メタノール分散品、固形分３０質量％)２０重量部、硬化触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート１重量部を加えて溶解した保護層形成用塗布液をリング塗工法により塗布した後、温度１２０℃で２時間硬化乾燥させ、膜厚１μｍの保護層を持つ電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１１９】
【化１０】
2010079234.tif 000012
【０１２０】
(比較例１)
実施例２で用いた感光層用塗布液からホール輸送物質である前記構造式(１)で示される化合物を除いた塗布液を用いて単層型感光層を形成した以外は、実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１２１】
(比較例２)
実施例６で用いた感光層用塗布液から電子輸送物質である前記構造式(３)で示される化合物を除いた塗布液を用いて単層型感光層を形成した以外は、実施例６と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、導電性基体側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１２２】
(比較例３)
実施例２において、透光性導電性基体を厚さ０.８ｍｍ(ｔ)×直径３０ｍｍ(φ)×長さ３００ｍｍの(非透光性の)アルミニウム製円筒管に代えた以外は実施例２と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、感光体表層側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１２３】
(比較例４)
実施例７において、透光性導電性基体を厚さ０.８ｍｍ(ｔ)×直径３０ｍｍ(φ)×長さ３００ｍｍのアルミニウム製円筒管に代えた以外は実施例７と同様にして電子写真感光体を作製した。
作製した感光体を、感光体表層側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１２４】
(比較例５)
厚さ０.８ｍｍ(ｔ)×直径３０ｍｍ(φ)×長さ３００ｍｍのアルミニウム製円筒管上に実施例２と同様にして中間層を形成した。
ＴＨＦ９７重量部にポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業(株)製：ＢＸ-１)１重量部を溶解させて得た樹脂溶液に、オキソチタニウムフタロシアニン２重量部を加えてペイントシェーカで２時間分散させて電荷発生層用塗布液を調製した。この塗布液を、先に形成した中間層上に浸漬塗布した後、乾燥させ、膜厚０.３μｍの電荷発生層を形成した。
【０１２５】
次いで、前記構造式(１)で示されるホール輸送物質１０重量部と、ポリカーボネート樹脂(三菱ガス化学(株)製：Ｚ４００)１６重量部と、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチルフェノール０.５重量部とを、ＴＨＦ９０重量部に溶解させてホール輸送層用塗布液を調製した。この塗布液を、先に形成した電荷発生層上に浸漬塗布した後、乾燥させ、膜厚２５μｍのホール輸送層を形成した。この感光体はいわゆる一般の積層型感光体である。
作製した感光体を、感光体表層側から照射可能な除電手段と組み合せて下記の評価試験に供した。
【０１２６】
表１に、実施例１〜１０及び比較例１〜５に用いた感光体の構成のまとめを示す。
【表１】
2010079234.tif 000013
【０１２７】
［評価１］
以上のようにして作製した各電子写真感光体について、温度/湿度：２５℃/５０％で、接触ローラ方式により−６.５ｋＶで帯電し、帯電直後の表面電位である帯電電位Ｖ0［Ｖ］、及びモノクロメータにて分光して得られた表２に示す波長の光での露光後８０ｍｓｅｃでの電子写真感光体の表面電位ＶL［Ｖ］を、感光体の導電性基体側から除電光を照射できるように改造した試験装置(ジェンテック(株)製：ＣＹＮＴＨＩＡ５６ＳＮ)において測定した。
【０１２８】
このとき同時に、感光体の帯電電位を半減させるに要した露光量に基づいて感度Ｅ1/2［ｍＪ/ｃｍ2］も測定した。その後、モノクロメータにて分光して得られた表２に示す波長の光で除電し、その帯電−露光−除電工程(一工程７５０ｍｓｅｃ)を連続して１００回繰り返した後の帯電直後の表面電位Ｖ0［Ｖ］と露光後の表面電位ＶL［Ｖ］も測定した。
なお、除電光に対する導電性基体の透過率(実施例１)又は導電性基体と中間層とを合わせた透過率(実施例２〜１０、比較例１、２)の測定には、分光光度計Ｕ−３４１０(日立株式会社製)を使用した。
【０１２９】
結果を表２に示す。
なお、比較例３〜５では従来通り感光体の表面(感光層表層側)から除電光を照射した。
【０１３０】
【表２】
2010079234.tif 000014
【０１３１】
表２のとおり、実施例１〜１０では負帯電で繰り返し使用しても感光体の電気特性は安定していた。なお、感光層に電子輸送能を有するペリレン色素を用いた実施例９では、電子輸送物質を別途添加しなくても感光体は十分な電気特性を有していた。
【０１３２】
一方、比較例１のように、感光層にホール輸送物質を添加しないと、初期感度は低くなる。繰り返し時には、感光体の表面電位が−８５０〜−９００Ｖまで上昇し、露光しても電位が十分に下がらないことが確認できた。これは、(特に、除電時に感光層下部で発生した)ホールが感光層中を移動できないためと考えられる。
【０１３３】
比較例２のように、感光層において電子輸送物質を添加することなく電子輸送能が極めて低いアゾ系色素を用いた場合、露光しても表面電位がほとんど下がらず、初期から感度がでなかった。
【０１３４】
比較例３、４のように、単層型感光体の表層側から除電光を照射すると、繰り返し時に感光体の表面電位が上昇し、露光しても電位が下がらないことが確認できた。これは、除電が不十分であり、感光層内部に電子が滞留するためと考えられる。
なお、積層型感光体を用いる比較例５では、感度に関しては問題なかった。
【０１３５】
実施例１と２を比較すると、感光体が中間層を備えることにより、感光体の帯電性が少し増大することがわかる。
【０１３６】
［評価２］
実施例２、５、７、９及び比較例１、２で作製した各電子写真感光体をシャープ製複写機ＡＲ-Ｆ３３０改造機(露光光源として表３の発振波長の半導体レーザを搭載し、帯電器を接触ローラ型に改造し、さらに除電光(除電ランプを使用)を導電性基体側から照射可能なように改造；図１を参照)にて文字と写真が混在した標準画像を１００回繰り返し出力し、メモリー現象の有無を確認した。
結果を表３に示す。
【０１３７】
【表３】
2010079234.tif 000015
【０１３８】
表３に示すとおり、本発明の実施例の画像形成装置ではメモリー画像が現れなかった一方で、比較例の画像形成装置ではメモリー画像が現れた。
【０１３９】
［評価３］
接触ローラ型帯電器、絞り径の制御により３００〜６０００ｄｐｉまでレーザビーム径を可変に制御できる露光部(レーザの発振波長は表４に示す)、０.２μｍの粒径のトナーを有する液体トナーで現像できる現像部を有する実験機において、実施例２、５、７及び比較例５の各電子写真感光体を用い、孤立した１ドットと１ドットライン−１ドット分空白を繰り返した周期１ドットラインの画像を出力させて、各感光体の解像度を確認した。
結果を表４に示す。
【０１４０】
【表４】
2010079234.tif 000016
【０１４１】
表４に示すとおり、本発明の実施例の画像形成装置は５０００ｄｐｉ以上の解像度を有することが確認できた。これは、表面近くで露光光による電荷分離が起こる単層感光体の特徴を良く表している。
【０１４２】
一方、積層型感光体である比較例５の感光体では６００ｄｐｉの画像は出力できるが２５００ｄｐｉ以上になると孤立１ドットは出力できずかつ周期１ドットラインも画像がぼけ、ラインとして認識できないような不鮮明な画像しか得られなかった。これは、感光体内部(深部)の電荷発生層での電荷分離により生じたホールが、電荷輸送層を表層まで移動する間に面方向に拡散するためである。
【０１４３】
(実施例１１及び１２)
露光光源として表５の発振波長の半導体レーザを搭載し、露光−現像工程間の時間を１００ｍｓｅｃ、露光−転写工程間の時間を１５０ｍｓｅｃに調節し、更に露光−除電工程間の時間を１５０ｍｓｅｃの位置に配置した改造機(図４参照)に、実施例２、５と同じ電子写真感光体を搭載して、帯電(−６.５ｋＶ)直後の帯電電位Ｖ0［Ｖ］、表５に示す波長の光での露光後１００ｍｓｅｃでの表面電位ＶL［Ｖ］、連続して１００回繰り返した後の帯電直後の表面電位Ｖ0［Ｖ］と露光後の表面電位ＶL［Ｖ］を測定した。
結果を表５に示す。
【０１４４】
(実施例１３及び１４)
露光−除電工程間の時間を４００ｍｓｅｃの位置に配置した(図１参照)以外は実施例１１及び１２と同様に測定した。
結果を表５に示す。
【０１４５】
【表５】
2010079234.tif 000017
【０１４６】
実施例１１、１２の結果と実施例１３、１４の結果との比較により、除電位置が転写位置より前である画像形成装置は、除電位置が転写位置より後である画像形成装置にほぼ匹敵する電気特性が得られることが理解できる。
よって、本発明の画像形成装置によれば、プロセス速度の向上と感光体の小径化(装置の小型化)を同時に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の画像形成装置の一形態の構成を示す模式側面図である。
【図２】本発明の画像形成装置に使用され得る感光体の一形態における要部の構成を示す模式拡大断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置に使用され得る感光体の別の一形態における要部の構成を示す模式拡大断面図である。
【図４】本発明の画像形成装置の別の一形態の構成を示す模式側面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１      導電性基体
２      中間層
４      単層型感光層
５      ホール輸送物質
６      電子輸送物質
７      電荷発生物質
【０１４９】
２０    本発明の画像形成装置
２１    電子写真感光体
２４    帯電器
２５    現像器
２６    転写器
２７    クリーナ
２８    露光手段
２８ａ  露光光
２９    除電手段
３０    転写紙
３１    定着器
３１ａ  加熱ローラ
３１ｂ  加圧ローラ
【図１】
2010079234.tif 000018
【図２】
2010079234.tif 000019
【図３】
2010079234.tif 000020
【図４】
2010079234.tif 000021